這篇食品科學論文通過分析，流化床熱風溫度對奶粉水分含量的影響最大，其次是流化床冷風溫度，再次是干燥塔進風溫度，干燥塔排風溫度對奶粉水分含量的影響最小。 通過響應面分析得到的結果，可以為企業的生產提供一個技術參考，使水分含量控制在一個既有利于經濟效益又保證質量的范圍內，從而為企業創造更多的價值。

　　《食品科學》創刊于1980年，由中國商業聯合會主管，北京市食品研究所主辦，《食品科學》編輯部編輯出版的國內外公開發行的月刊。《食品科學》主要刊載國內外食品行業的高新技術和新的研究開發成果，體現了國內食品行業的前沿科研成果，代表了食品行業中的領先學術水平，具有文獻記錄和標志的作用。是國內最具影響的專業雜志之一。

　　摘要：水分含量對奶粉質量至關重要，同時也對企業的效益影響很大。本文根據中心組合(Box-Behnken)試驗設計原理采用四因素三水平的響應取面分析法對噴霧干燥條件和水分含量的相互關系進行分析。運用Design expert v8.0響應面軟件對數據進行多元回歸擬合，得到響應值水分含量的回歸方程。結果表明：流化床熱風溫度對奶粉水分含量的影響最大，其次是流化床冷風溫度，再次是干燥塔進風溫度，干燥塔排風溫度對奶粉水分含量的影響最小。

　　關鍵詞：水分含量 奶粉 噴霧干燥 響應面

　　新鮮奶粉的營養價值很高，而要保證其營養價值長期儲存而不變，保質期就是一個衡量指標，它的長短主要取決于奶粉中水分含量的高低，現在生產奶粉廣泛應用的是濃縮和干燥技術。奶粉生產過程中，奶粉的水分含量是奶粉質量控制的關鍵因素，并且具有很重要的經濟意義。水分含量過高，奶粉的質量會受到影響;水分含量過低，會增加生產能耗。即水分高有利于經濟效益而不利于質量，水分低有利于質量而不利于效益。從生產廠家角度出發，既要考慮產品質量，又要考慮效益。因此，控制奶粉水分含量達到最佳值，對一個企業意義重大[1-3]。本文主要探討了噴霧干燥條件對奶粉水分含量的影響，旨在為企業控制水分含量提供理論指導。

　　1材料與方法

　　1.1材料與設備

　　原料奶為當地牧場鮮奶，噴霧干燥塔 3.0T和流化床M0001SHB均為利樂公司的設備。

　　1.2試驗方法

　　1.2.1水分含量的測定[4]

　　取干燥好的小皿，放入天平上，準確記錄其質量M1，另準確稱取3-5g樣品于小皿中，準確記錄小皿和樣品質量M2，將樣品和小皿放入恒溫干燥箱干燥30min，之后取出稱干燥后的小皿和樣品總重M3，則樣品中水的含量X為：

　　X=

　　1.2.2響應曲面試驗的設計

　　本試驗在物料濃度為50%的基礎上，根據Box-Behnken中心組合試驗[5]設計原理，以奶粉水分含量為響應值，選擇干燥塔進風溫度、干燥塔排風溫度、流化床熱風溫度和流化床冷風溫度為試驗因素，運用Design Expert v8. 0軟件設計四因素三水平的響應曲面試驗，因素編碼及水平見表1。

　　表1 響應面試驗因素水平表

　　因素 編碼水平

　　-1 0 +1

　　流化床熱風溫度/℃ 56.5 61.75 67

　　流化床冷風溫度/℃ 19.6 20 20.4

　　干燥塔進風溫度/℃ 165.8 170.6 175.4

　　干燥塔排風溫度/℃ 90.5 92.5 94.5

　　2結果與分析

　　2.1響應面實驗方案及結果

　　采用Design expert v8.0響應面設計軟件進行試驗設計，產生了29 個試驗，試驗方案及結果如表2所示。

　　表2 響應面試驗方案及結果

　　試驗號 A B C D 水分含量/%

　　1 0 0 0 0 2.32

　　2 0 -1 0 -1 2.57

　　3 0 0 0 0 2.36

　　4 0 1 -1 0 2.34

　　5 1 0 1 0 2.4

　　6 0 0 1 -1 2.59

　　7 0 -1 1 0 2.38

　　8 0 1 1 0 2.6

　　9 -1 0 -1 0 2.37

　　10 1 1 0 0 2.35

　　11 1 0 -1 0 2.3

　　12 0 0 0 0 2.47

　　13 -1 1 0 0 2.59

　　14 0 0 0 0 2.46

　　15 -1 0 0 1 2.42

　　16 -1 0 1 0 2.67

　　17 0 0 0 0 2.4

　　18 0 -1 0 1 2.2

　　19 1 0 0 -1 2.37

　　20 0 0 1 1 2.39

　　21 0 1 0 1 2.53

　　22 0 0 -1 1 2.32

　　23 -1 0 0 -1 2.54

　　24 0 0 -1 -1 2.28

　　25 0 1 0 -1 2.36

　　26 1 -1 0 0 2.29

　　27 0 -1 -1 0 2.35

　　28 -1 -1 0 0 2.45

　　29 1 0 0 1 2.29

　　由Design expert v8.0響應面軟件對表2數據進行多元回歸擬合，得到響應值水分含量的回歸方程為：

　　Y=88.487+0.38357A-16.01514B+0.70503C+0.043787D-0.011905AB-0.01984AC+0.001905AD+ 0.037760BC+0.11250BD -0.014323CD

　　式中：

　　A—流化床熱風溫度 B—流化床冷風溫度 C—干燥塔進風溫度 D—干燥塔排風溫度

　　對模型進行方差分析，結果見表3。

　　表3 回歸模型方差分析

　　來源 平方和 自由度 均方 F值 P 顯著性

　　模型 0.35 10 0.035 16.22 0.05)。由表3可知，四因素對水分含量的影響是A>B>C>D，既流化床熱風溫度>流化床冷風溫度>干燥塔進風溫度>干燥塔排風溫度，流化床熱風溫度對奶粉水分含量的影響最大。

　　2.2響應面分析

　　利用Design Expert v8.0軟件對表2數據進行處理，所得響應曲面見圖1～圖4。由此可對任何兩個因素交互影響下的水分含量進行分析與評價，以確定其相互關系。

　　由圖1可知，當干燥塔進風溫度很低時(某一定值)，隨著流化床冷風溫度的升高，奶粉的水分含量逐漸降低;當干燥塔進風溫度很高時(某一定值)，隨著流化床冷風溫度的升高，奶粉的水分含量反而快速上升。故流化床冷風溫度和干燥塔進風溫度對水分含量的交互影響顯著。

　　由圖2可知，當干燥塔排風溫度很低時(某一定值)，隨著流化床冷風溫度的降低，奶粉的水分含量逐漸升高;當干燥塔排風溫度很高時(某一定值)，隨著流化床冷風溫度的降低奶粉的水分含量反而快速下降。故流化床冷風溫度和干燥塔排風溫度對水分含量的交互影響顯著。

　　由圖3可知，當固定干燥塔進風溫度在一很低值時，干燥塔排風溫度越低，奶粉的水分含量越低，但趨勢很緩慢;當干燥塔排風溫度固定在某一很高值時，隨著干燥塔排風溫度的升高，奶粉的水分含量會增加，而且迅速增加。因此干燥塔進風溫度和干燥塔排風溫度對水分含量的交互影響顯著。

　　由圖4可知，干燥塔進風溫度不變時，流化床熱風溫度越低，奶粉的水分含量越高;但當流化床熱風溫固定時，無論干燥塔進風溫度升高還是降低，奶粉的水分含量都幾乎保持不變;所以說當固定流化床熱風溫到某一定值時，水分含量幾乎不受進風溫度的影響。因此干燥塔進風溫度和流化床熱風溫對水分含量的交互影響一般顯著。

　　圖1 流化床冷風溫度和干燥塔進風溫度對奶粉水分含量影響響應面圖

　　圖2 流化床冷風溫度和干燥塔排風溫度對奶粉水分含量影響響應面圖

　　圖3 干燥塔進風溫度和干燥塔排風溫度對奶粉水分含量影響響應面圖

　　圖4 流化床熱風溫度和干燥塔進風溫度對奶粉水分含量影響響應面圖